半导体中的X射线应用

       Sigray的X射线解决方案包括3D X射线显微镜(XRM)和真空环境下的微束X射线荧光(microXRF)系统。这些系统用于一系列半导体应用，包括从晶圆污染检查和硅侧工艺监控到封装失效分析的所有应用。

高分辨率下的封装失效分析

先进封装的尺寸在不断缩小，因此在高分辨率下对大尺寸、完整封装的表征需求日益增长。 Sigray提供两种系统: Apex XCT-150 (超高效率) 和Eclipse XRM-900 (超高分辨率)，用于半导体故障分析。

二者都代表了从之前主流3D X射线显微镜(XRM)到下一代技术的重大变革。XRM已经成为半导体FA表征的主力，但之前主流的XRM由于依赖于两级放大的几何结构，而这需要使用成像效率低下的超薄闪烁体。Apex XCT-150和Eclipse XRM-900 应用最新下一代技术，实现技术跨越，成像能力大幅度提升。

EclipseXRM提供先进封装的超高分辨率成像，例如<10 μm microbumps和hybrid bonds。

左图：商用 SD 卡中感兴趣的Wire bond区域，以 0.15 μm体素（0.3 μm空间分辨率）成像。

右图为该图像中裁剪的感兴趣区域（wire bond pad），显示有 0.9 μm的空洞/裂缝。

电路调试中的X射线应用(X射线辅助器件改造)

背面供电(BPD)被半导体行业广泛认为是一个关键的技术发展，由于降低了电阻和显著改善了晶体管密度(单元区域减少20-30%)，可以实现更高效的供电。BPD技术面临的挑战是，现有的电路调试/边缘故障隔离技术，例如LADA (laser assisted device alteration激光辅助器件改造)将不再可用。

Sigray开发了一种名为X射线辅助器件改造(XADA) 的新技术。Sigray XADA-200 可对完整的被测设备 (DUT) 进行微米级探测，以分离关键速度路径。它的问世获得了 ISTFA 2022 年度杰出论文奖，该文由Sigray与 NVIDIA 的 William Lo 博士共同发表。

使用Sigray XADA看到的3-4 ps延迟

逆向工程和可信电路

Sigray Apex XCT-150可在数分钟内为大型PCB和封装提供0.5 μm分辨率的3D成像，适用于逆向工程和可信电路应用。可以以低至 0.5 μm的空间分辨率对200 cm x 200 cm的完整封装进行拼接扫描。

晶圆级封装

Apex XCT-150 可为下一代封装方案提供完整晶圆的成像。该系统已成功用于检测TSV、混合微凸块和焊料中的亚微米故障，如空洞、不熔湿、裂缝等。

几分钟内即可清晰呈现5 μm TSV 中的空洞。在Apex XCT对完整的300 mm晶圆进行成像。

有机污染物和痕量级低原子序数元素检测

人们普遍误以为，使用高分辨率的微束X射线荧光（microXRF）无法定量分析微量至痕量级的低原子序数 (Z) 元素，例如 B、C、O 和 N。

AttoMap-310 具有高真空室和专利的Si基X射线源，为低原子序数元素分析提供最佳照明。可以以极佳的分辨率 (10-100 µm) 获得有关 B 掺杂和有机污染的信息。

关键半导体元素的痕量残留物和掺杂剂监测

Sigray的AttoMap XRF已被业界领先的半导体公司采用来检测新兴的 FEOL 工艺，因为它可以准确的量化以及拥有3-20 µm 的小光斑尺寸，可以将光束完全聚焦在 40 µm 的测试图案内。AttoMap 的高灵敏度可以定量分析痕量级掺杂剂，并且检测厚度可低至亚埃级别。

在AttoMap-310上进行的痕量级铝掺杂。

在AttoMap-200上进行的梯形样品测试，显示出高线性度和灵敏度，Co等效厚度低至0.03Å。